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近日一则车用IGBT

或将成新能源汽车生产瓶颈的

消息在网间流传

在新能源汽车如火如荼的当下

不免让人产生忧思

IGBT到底是何方神圣

竟与新能源汽车如此休戚相关？

当前，全球汽车进入智能化、新能源时代，新能源汽车对大量人性化功能的匹配需求，带来对集成电路模块，也就是芯片需求的剧增。

一方面，国内半导体板块上演涨停潮，立昂微、斯达半导体5月10日直接涨停；国际半导体巨头收入大幅增长，英飞凌第二财季收入较去年同期增长22%，至33亿欧元。

另一方面，由于新能源汽车发展迅速，IGBT用量随之激增，但上游产业链扩产速度明显跟不上市场需求，加上全球缺芯环境持续，今年业界持续有信号传出，车用IGBT或将成为新能源汽车的生产瓶颈，供需缺口已经拉长到50%以上，其影响甚至可能超过MCU（微控制器）。据悉，IGBT主要供应商的供货周期都超过了50周，甚至有消息称今年安森美的车用IGBT订单已满，不再接单。

说来说去，还是“缺芯”问题。

车用IGBT到底有多重要？

IGBT不是一般的芯片，它是新能源汽车的“CPU”。要说清楚它的重要性，我们还得从新能源电动车的电机说起。

很多人小时候都玩过电动玩具车，装两节五号电池就能驱动电机，四个轮子在其带动下旋转跑起来。说起来现在的新能源电动车似乎跟它差不多，也靠电池驱动电机来行驶。

不过，电动玩具车的电机是直流电，而新能源电动车的电机可是交流电。因为和玩具车相比，电动汽车堪称庞然大物了，要驱动庞大车身，必须选用效率更高、寿命更长、安全性更好的交流电机，而直流电机虽然控制简单，成本也低，但是体积过大，而且内部碳刷、换向器都需要定期维护更换。

那么问题来了，电池中的电都是以直流电（DC）的形式储存的，怎样才能将其变成电动汽车电机所需要的交流电（AC）呢？这样的重任被交给了一个叫做“逆变器”的东西来完成。

左边：直流电；右边：交流电

当逆变器接收到整车控制器的行驶控制指令后，便在驱动过程中将电池中的直流电转化为电机需要的三相交流电，与此同时，智能调节交流电的频率控制电动汽车的速度，幅值控制汽车的动力大小。

而逆变器之所以能实现电流的转换，最大的功臣非功率半导体器件莫属。如果把电比作是血液，那么电机/电控就好比是电动汽车的心脏，而功率半导体器件是其中电能转换和控制的核心。

它的制作工艺非常严格。4月7日开始，特斯拉陆续召回近13万辆Model3，原因就在于其功率半导体器件制作上的细微差异可能会导致逆变器发生故障而不能正常控制电流。

前面铺垫了这么多，主角终于登场了——目前新能源电动车常用的功率半导体器件就是“IGBT”，所以它也被誉为逆变器之核。现在我们来揭开这大BOSS级核心芯片的神秘面纱。

IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor），也叫绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，具有自关断的特征。所谓自关断，即非通即断。IGBT导通时可作导线，断开时则为开路（即电路中两点间无电流通过或阻抗值／或电阻值非常大的导体连接时的电路状态）。

IGBT由BJT（双极型三极管）和

MOS（绝缘栅型场效应管）组成

IGBT广泛应用于电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等领域。其中新能源汽车是我国IGBT市场中最大的下游应用市场，占比达到30%以上。

IGBT的应用领域

对于新能源电动汽车来说，IGBT主要用于交流电和直流电的转换，同时还承担了电压高低转换的功能。充电时是交流电，需要通过IGBT转变成直流电然后输送给电池，过程中需要把V电压转换成适当的电压后才能给电池组充电；电池放电时，通过IGBT把直流电转变成交流电机使用的交流电，同时起到对交流电机的变频控制，当然变压是必不可少的。

搭新能源快车开启国产替代进程

车用IGBT对于新能源汽车的重要性已毋庸置疑。早在十几年前，在外界还不看好电动车的前景、甚至对IGBT还不太了解的情况下，比亚迪就预见IGBT将会是影响电动车发展的关键技术，在研发团队组建、产线建设等各方面投入重金，默默布局IGBT产业。

但由于车用IGBT散热效率要比工业级的高很多，对稳定性和技术有着极高的要求，而中国和欧美日在芯片研发以及制造工艺乃至产业链方面都存在着巨大的差距，因此，在年及以前，全球90%以上的电动汽车所用的IGBT都来自英飞凌、三菱电机、富士电机、赛米拉和日立等国际半导体企业。

年及以前国产电动车基本上采用的

都是英飞凌的车用IGBT

而在年，中国还处于车用IGBT起步阶段。即便是比亚迪，年以前用的也是英飞凌的IGBT。当时国产电动车基本上采用的都是英飞凌。

不过随着全球汽车电动化的快速推进，尤其是中国新能源汽车的飞速发展带来车用IGBT需求量剧增，一方面国际巨头的产能跟不上，供货周期过长，国内部分造车新势力开始转向本土供应商；另一方面，国内近年来出台大量相关政策支持IGBT产业发展，“十四五”规划明确将其列为未来重点攻关技术之一，再叠加海外优秀人才归国助力，使得我国IGBT行业迎来巨大发展机遇。

年开始，国内车用IGBT厂商开始全面爆发：比亚迪半导体推出IGBT4.0，全面应用于自家型号汽车并开始给外部商用车供货；斯达半导推出了对标英飞凌4代IGBT的产品，为国内的A00级、大巴以及物流车供货；中车时代电气切入车用IGBT，并给比亚迪供货；士兰微于年凭借IDM优势也切入车用IGBT市场，并且快速迭代，获得市场良好反响。与此同时，也涌现出了华虹半导体、积塔半导体、中芯绍兴等一批优秀的IGBT代工厂。

近两年，闻泰科技旗下的安世半导体、新洁能、扬杰科技、东微半导等后进入者也正在积极布局。尤其是安世半导体，目前已建立了两个新的半导体全球研发中心，一个在马来西亚槟城，另一个位于上海，已成为我国在功率半导体产品布局最完善的厂商。

车用IGBT国内格局

到如今的年，车用IGBT市场已经出现了巨大的变化，5年前几乎%依赖于进口IGBT车用芯片的状况，已一去不复返。

根据最新的消息，年一季度，中国新能源乘用车功率模块装机量榜首仍是英飞凌，出货量达到25.3万套，第2名和第3名是斯达半导和比亚迪半导体，分别是18.2万套和16.1万套。此外，中车时代电气的出货量也达到了10万套。

值得注意的是，斯达半导、比亚迪半导体及中车时代电气三家本土企业同比增速分别为.3%、.6%、＞%，远高于英飞凌78.2%的同比增速；合计装机量为44.3万套，合计国产市场份额已近40%。

毫无疑问，这是一个让大多数国人振奋的消息。本土电动车企对国产车用IGBT的支持，带动国内IGBT芯片产业的发展，既能降低国内市场上国际品牌IGBT的价格，又可以培养中国芯片技术人才。我们也可以期盼，未来国产IGBT打入欧美日韩汽车品牌。

小结：

对本土厂商来说，车用IGBT设计难度较高、加工精度要求较高、晶圆制造工艺难度大，加上缺乏对应的高新技术设备等，国产IGBT的发展之路还任重而道远。但IGBT是中国新能源产业链突破“卡脖子”的又一关键因素，车用IGBT的国产替代至关重要。

继年发布IGBT4.0芯片技术以来，历时两年积累，比亚迪半导体去年又打磨出一款更高性能的IGBT6.0芯片，在可靠性及产品性能上已达到国际领先行列。我们期待中国本土厂商能够陆续攀上这座新能源电动车核心技术的“珠穆拉玛峰”。

文字丨沈润秋

美编丨小H

投稿邮箱丨pdst